[发明专利]一种针对SystemV消息队列的I/O复用方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信领域，提供了一种针对System V消息队列的I/O复用方法。

背景技术

System V消息队列：System V是贝尔实验室开发的一个Unix分支版本，消息队列是由System V提供的IPC(Interprocess Communication)进程间通信的机制之一。

I/O复用(I/O multiplexing)：当一个进程需要同时处理多个网络连接或交互式输入时，进程通过预先告知操作系统内核，使得内核一旦发现进程指定的一个或多个I/O条件就绪时，它就通知进程进行处理，该机制称为I/O复用，目前支持I/O复用的系统调用包括select、poll、epoll等调用方式。

Socket：网络套接字，一种网络通讯技术。

FIFO：有名管道，一种进程间通信的技术，支持在不同进程之间单向的数据传输。

航班查询系统是民航旅游分销系统最核心的功能之一，它服务于航空公司、机票代理人和购票旅客，为他们供准确实时的国内国际航班详细数据，为广大旅客的购票和出行安排提供支持。该系统已经为民航代理人、淘宝、游易、艺龙等大型机票分销网站，国航、东航、海航等航空公司的机票直销网站提供航班查询功能。该系统访问量达到2000TPS，具有很高的可靠性和性能要求，因此该系统采用了多进程架构，分为网络通信进程和航班查询进程两类。网络通信是航班查询系统需要处理的主要技术之一。WSH(Workstation Handler)进程是航班查询系统专门负责服务端网络通信的进程，一方面它需要处理多个客户端的socket网络连接，从中接收不同客户端的请求报文并放至航班查询进程的请求队列中，同时该进程还要处理一个本地System V消息队列Q_OUT，从中获取应答报文返回客户端，如图1所示。因此WSH进程需要采用I/O复用技术来同时处理来自网络连接和System V消息队列的报文。

通过采用select或poll等系统调用可以实现多个网络连接的I/O复用，但是由于System V消息队列的标识符不属于描述符标识，因此不能在消息队列Q_OUT上采用select或poll等调用。

目前解决该问题的已知方案还有采用多线程技术，也即采用不同的线程分别去处理Q_OUT队列和网络Socket的报文。

多线程方案采用不同的线程分别去处理Q_OUT队列和网络Socket的报文，这种方案的缺点如下：

1)多线程的编程实现难度高，调试复杂；

2)多线程的可靠性较差，一个线程挂掉将导致整个进程挂掉；

3)多线程比单线程有额外的资源开销要求(例如内存和多核CPU)，在某些特定用户的环境下(单核CPU和内存受限)，多线程方案不能被采用。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种针对System V消息队列的I/O复用方法，以使得WSH进程可以同时处理来自网络连接和System V消息队列的报文，该方法也可以用于其它有类似服务端处理网络通信需求的系统。本发明的复用方法利用了有名管道(FIFO)技术，FIFO的描述符标识与Socket的描述符类似，可以被select调用和支持，因此通过为WSH进程添加FIFO组件，WSH进程通过select调用对FIFO和不同的网络Socket连接进行I/O复用，航班查询进程在放Q_OUT队列的同时，往FIFO中发送1个字节的报文作为event事件，WSH通过select调用获取该事件，进而触发处理Q_OUT队列中的应答报文，从而借助FIFO达到了对System V消息队列I/O复用的目的。

另外，由于针对有名管道和消息队列的操作是多个独立API，不是原子操作，会带来不一致问题，造成报文发送延迟或死锁，因此本发明还设计了从消息队列接收报文的处理流程来解决。

本发明通过借用有名管道FIFO，使得专门负责服务端网络通信的进程WSH可以在单进程、单线程运行模式下实现对网络Socket和System V消息队列I/O复用的目的。

本方法使用的各种技术比如socket通讯技术、System V消息队列操作、select I/O复用模型都是成熟技术，不再赘述。本方法涉及航班查询进程和WSH进程，是由这两个进程借助有名管道FIFO协同实现对消息队列Q_OUT的I/O复用。

本发明公开了一种针对System V消息队列的I/O复用方法，包括以下步骤：

步骤1，启动WSH进程，创建有名管道FIFO和消息队列Q_OUT；